Berita Dirgantara Vol. 15 No. 2 Desember 2014:72-83

72

SISTEM RADAR SEBAGAI ALAT INDIKASI SASARAN BERGERAK

Yudho Dewanto

Biro KSH

e-mail: dewanto_y@yahoo.co.id

RINGKASAN

Radar adalah suatu sistem gelombang elektromagnetik yang berguna untuk

mendeteksi, mengukur jarak dan membuat map benda-benda seperti pesawat terbang,

berbagai kendaraan bermotor dan informasi cuaca. Di samping itu alat ini juga mampu

mendeteksi sasaran bergerak yang posisinya berada di kejauhan dalam kondisi cuaca

buruk hujan lebat, berkabut maupun gelap pada malam hari. Penerima radar

mendeteksi sinyal reflektansi berupa pantulan (echo) yang di hambur balikkan. Salah

satu komponen utama radar adalah Moving Target Indication (MTI). Alat ini berfungsi

sebagai penjumlah pengurang yang akan menghilangkan (subtractor) sinyal diam

berasal dari fix target dan hanya menampilkan pulsa bergerak yang berasal dari moving

target. Berdasarkan kemampuannya, radar banyak digunakan negara-negara di

seluruh dunia untuk kebutuhan transportasi penerbangan sebagai Air Traffic Control

(ATC). Hingga saat ini didalam perkembangannya, radar telah banyak digunakan

untuk berbagai kebutuhan, diantaranya sebagai alat navigasi dan meteorologi. LAPAN

sebagai lembaga litbang di bidang keantariksaan telah menggunakan radar untuk

melakukan berbagai kegiatan penelitian, khususnya untuk pemantauan iklim dan

cuaca pada wilayah katulistiwa.

1 PENDAHULUAN

Kemampuan mata manusia

sebagai alat panca indera untuk tujuan

mengamati keberadaan sasaran bergerak

di udara (vertical) sangat terbatas. Jarak

daya pandang (visibility) mata manusia

untuk melihat suatu benda secara

horizontal dengan jelas, pada umumnya

tidak lebih dari 100 meter. Apalagi pada

saat kondisi cuaca buruk sewaktu

hujan berkabut atau gelap pada waktu

malam hari, maka jarak cakupan dari

visibility mata manusia akan mengalami

penurunan jangkauannya. Untuk

mengatasi kondisi seperti ini, maka

diperlukan adanya suatu peralatan yang

mampu berfungsi untuk mengamati

dalam periode berulang secara terus

menerus (repetition period) tentang

keberadaan seluruh sasaran bergerak di

angkasa dengan sudut elevasi minimum

hingga maksimum. Peralatan yang

dapat melakukan tugas seperti ini dan

beroperasi menggunakan pancaran

gelombang radio, dikenal dengan nama

radar. Dilihat dari kemampuan dan

keunggulannya, maka radar berperan

sebagai ’panca indera’ yang dapat

mendeteksi obyek seluruh sasaran

bergerak yang berada di udara.

Informasi yang diperoleh dari

radar, yaitu berupa jarak masing-

masing obyek dari posisi radar, arah

tujuan dan kecepatan terbangnya.

Walaupun dalam kondisi cuaca buruk

seperti hujan lebat berkabut atau waktu

malam hari, spektrum radar masih

dapat menembus untuk mengamati

keberadaan seluruh sasaran bergerak

dari kejauhan. Radar memiliki

kemampuan dapat mengamati obyek

seluruh sasaran bergerak pada jarak yang

sangat jauh (ratusan km). Peralatan

radar telah banyak digunakan untuk

operasional sistem transportasi udara

baik keperluan sipil maupun militer,

navigasi dan meteorologi. Selain itu juga

dapat digunakan untuk pengamatan

dan pengawasan (surveillance) wilayah

udara, pencegahan kegiatan-kegiatan

ilegal, dan untuk mendukung sistem

pertahanan keamanan nasional.

Sistem Radar Sebagai Alat Indikasi..... (Yudho Dewanto)

73

Berdasarkan lokasi dan kegunaannya,

radar ada yang dipasang di bandara, di

pesawat udara, dipinggir pantai, di

kapal laut, di atas mobil, di atas panser,

dan di tempat-tempat yang sangat

dirahasiakan (Dunn III, et al, 2004).

Dalam sistem transportasi

penerbangan, navigasi dan meteorologi,

penggunaan sistem peralatan radar

terlihat jelas pada pemakaian di bandara.

Radar dapat mendukung sistem

manajemen ATC (Wickens, and

Christopher D, 1998). Pada sistem

navigasi peralatan altimeter radar

berupa altimeter elektronik, altimeter

refleksi, altimeter radio, radio altimeter

kisaran rendah merupakan sebuah alat

ukur ketinggian di atas permukaan

tanah dan di bawah pesawat terbang

yang hingga saat ini masih digunakan.

Sedangkan penggunaan radar pada

sistem meteorologi, Radar Cuaca

mampu mendeteksi gerakan tetesan

hujan untuk menentukan intensitas

curah hujan. Data dari radar dapat

dianalisa untuk menentukan struktur

badai dan potensi yang dapat

menyebabkan cuaca buruk.

ATC merupakan suatu kendali

dalam pengaturan lalu lintas udara.

Tugasnya adalah untuk mengatur dan

menjaga kelancaran lalu lintas udara

bagi setiap sasaran bergerak yang akan

lepas landas (take off), terbang di udara,

maupun yang akan mendarat (landing).

ATC juga berfungsi untuk memberikan

layanan bantuan informasi berupa

petunjuk maupun perintah (command)

kepada seorang pilot tentang informasi

cuaca, lalulintas udara, situasi dan

kondisi bandara yang dituju. Sampai

saat ini, sistem peralatan radar yang

sudah digunakan dan beroperasi di

bandara di Indonesia adalah produksi

negara Perancis dan ada beberapa yang

diproduksi oleh negara Cekoslowakia

(Wikipedia, 2014).

Radar dalam kegiatan militer

digunakan untuk kebutuhan sistem

pertahanan udara suatu negara.

Peralatan radar ini beroperasi

menggunakan sinyal trigger untuk

melakukan identifikasi sasaran (pesawat

terbang). Radar akan melakukan

interogation seperti: call sign, type, negara

asal dan negara tujuan. Pesawat yang

diinterogasi oleh bandara militer,

kemudian akan menjawab sesuai

dengan pertanyaan dari interogator.

Pada peraturan penerbangan sipil,

setiap pesawat terbang berasal dari

negara lain yang melintas suatu negara

harus memliki flight plan dan izin rute

(jalur udara) serta dokumen resmi

untuk melintas di atas wilayah negara

asing (Wickens, and Christopher D,

1998), dan apabila tidak dapat

diidentifikasi oleh radar melalui proses

interogasi tersebut, maka pesawat

dinyatakan sebagai black flight. Kondisi

seperti ini, sesuai prosedur operasi

pertahanan udara, maka pesawat di

perintahkan oleh Pusat Operasi

Pengendali Ruang Udara Wilayah

mendarat ke bandara terdekat untuk

dilakukan proses penyelidikan. Jika

tetap tidak mau menuruti perintah

Pusat Operasi, maka pesawat dipaksa

mendarat (force down) oleh pesawat

tempur (flight leader) dalam satuan

khusus tugas untuk penyergapan.

Negara Kesatuan Republik

Indonesia (NKRI) berada di kawasan

regional Association of Southeast Asian

Nations (ASEAN) yang terdiri dari

kurang lebih sekitar 17.504 pulau.

Berada di lokasi geografi seperti ini,

negara kita dengan 34 provinsi

memerlukan peralatan sistem radar

yang handal untuk mengawasi wilayah

RI. Dengan sistem alat deteksi ini, kita

dapat mengantisipasi adanya pelanggaran

wilayah udara, pembajakan dan

penyelundupan di atas pesawat terbang

lebih awal. Sehingga dilihat dari

kemampuan dan keunggulannya, sistem

radar dapat mendeteksi obyek pesawat

terbang baik yang dikenali maupun

tidak (friend and foo). Atas dasar itu,

sistem peralatan ini dapat memantau

udara di atas wilayah nusantara secara

terus menerus, menjaga sistem

Berita Dirgantara Vol. 15 No. 2 Desember 2014:72-83

74

pertahanan dan keamanan negara

Indonesia yang cukup luas serta

memantau lalulintas jalur penerbangan

yang dilayani oleh berbagai industri

aviasi nasional maupun internasional.

Untuk optimalisasi hal ini, perlu

mendapat perhatian dari berbagai

instansi/lembaga pemerintah terkait

keselamatan penerbangan, sesuai

dengan Undang-Undang Republik

Indonesia Nomor 1 Tahun 2009 tentang

Penerbangan dan Konvensi Chicago

pada 7 Desember 1944 oleh

International Civil Aviation Organization

(ICAO). Dengan luas wilayah udara

Indonesia seperti ini, maka di negara

kita perlu dibangun suatu jaringan

sistem radar yang terintegrasi atau

Airborne Early Warning (AEW), sehingga

dapat dengan mudah mendeteksi posisi,

arah, tujuan, kecepatan atau

mengidentifikasi keberadaan sasaran

bergerak baik sipil maupun militer dari

negara asing yang masuk ke wilayah

negara kita secara ilegal.

Kemampuan radar untuk bidang

meteorologi dapat mengamati iklim dan

cuaca pada lapisan atmosfer, troposfer

dan stratosfer di wilayah khatulistiwa

seperti yang dilakukan oleh para peneliti

LAPAN. Alat radar yang digunakan,

adalah Radar Atmosfer Khatulistiwa

atau Equatorial Atmosphere Radar (EAR)

yang berfungsi mengamati perilaku

angin meridional, zonal serta

vertical/horizontal atau turbulensi.

Namun peralatan EAR masih memerlukan

data radar ekuator lainnya, sehingga

seluruh data radar ekuator, baik yang

berada di Indonesia, maupun di luar

Indonesia menjadi satu mata rantai

sistem pemantauan iklim global di

wilayah ekuator.

Tujuan dari penulisan makalah

ini, adalah melakukan analisa sistem

radar dalam melakukan deteksi obyek

bergerak, mendeskripsikan secara

singkat dinamika kebutuhan alat radar

pada pelabuhan udara (bandara) untuk

operasional mengatur lalulintas udara

(baik untuk sipil maupun militer) dan

penggunaan sistem radar pada stasiun

bumi cuaca untuk melakukan

pengamatan dan pemantauan awan

(khususnya untuk penelitian pada

bidang meteorologi).

LAPAN hingga saat ini, turut

serta berperan aktif dalam penyediaan

data cuaca menggunakan radar,

khususnya di wilayah ekuator.

Informasi yang dihasilkan, kemudian

disebarluaskan kepada stakeholder,

masyarakat pengguna, serta melalui

penerbitan Berita Dirgantara.

Penyebarluasan informasi hasil litbang

ini, diharapkan dapat dijadikan sebagai

sumber informasi teknologi

kedirgantaraan.

2 SEJARAH SINGKAT RADAR

Beberapa peneliti/penemu yang

ahli di bidang fisika menggunakan

gelombang radio untuk mendeteksi

kehadiran obyek yang terbuat dari metal

yang berada dikejauhan. Penelitian ini

dilakukan pertama kali oleh Christian

Hülsmeyer pada 1904 dan pada 1917

(Wikipedia, 2014), Nikola Tesla

menciptakan alat baru yang bekerja

menggunakan frekuensi dan pemancar

gelombang radio untuk unit radar

(Wikipedia, 2014). Prinsip kerja

mengenai alat ini ditetapkan sebagai

sistem peralatan radar generasi pertama.

Sebelum Perang Dunia ke 2,

pengembangan teknologi sistem peralatan

radar telah dilakukan oleh berbagai

negara seperti: Amerika Serikat, Jerman,

Perancis, Rusia dan Inggris. Beberapa

dari negara tersebut berusaha untuk

lebih unggul, yaitu melakukan

pengembangan serta sekaligus

menciptakan sistem radar dalam versi

yang lebih modern. Pada 1934, seorang

warga negara Perancis Émile Girardeau

menyatakan bahwa telah membangun

sistem radar dengan menggunakan

prinsip yang dilakukan oleh Tesla dan

berhasil, serta memperoleh penghargaan

paten atas kerjanya membuat sistem

radar (Wikipedia, 2014). Pada tahun

yang sama, ahli Amerika Dr. Robert M.

Sistem Radar Sebagai Alat Indikasi..... (Yudho Dewanto)

75

Page melakukan uji coba radar

monopulse yang pertama, dan ahli Rusia

P.K. Oschepkov menghasilkan peralatan

RAPID Radar yang dapat mendeteksi

kendaraan pada radius 3 km. Kemudian

Zoltan Ray ahli Hungaria menghasilkan

model yang sama pada tahun 1936

(Wikipedia, 2014).

Perkembangan dan kemajuan

teknologi sistem radar sebagai alat

deteksi sasaran bergerak ditandai

dengan berhasilnya negara Inggris

mengeksploitasi sistem peralatan radar

untuk mendukung kepentingan

pertahanan dan keamanan negara

terhadap serangan pesawat udara

Jerman. Seorang ahli bernama Robert

Watson Watt warga negara Inggris 1936

telah berhasil mendemonstrasikan

kemampuan prototip radar yang bekerja

dengan baik di Bandara Heatrow London.

Keberhasilan kinerja dari prototip ini

sekaligus menjadi basis untuk jaringan

sistem peralatan radar dalam rangka

mempertahankan dan mengamankan

negara kerajaan Inggris Raya (Wikipedia,

2014).

3 PRINSIP KERJA RADAR

Konsep radar adalah mengukur

jarak dari sensor ke target. Ukuran

jarak tersebut didapat dengan cara

mengukur waktu yang dibutuhkan

gelombang elektromagnetik selama

penjalarannya mulai dari sensor ke

target dan kembali lagi ke sensor.

Radar bekerja melalui beberapa

tahapan, yaitu dimulai dari sistem radar

mengirimkan/memancarkan sinyal

gelombang radio ke segala arah atau

secara omnidirectional ke udara.

Kemudian sinyal radar yang mengenai

target direfleksikan ke segala arah dan

ada sebagian sinyal (echo) yang kembali

ke arah radar. Hamburan balik berupa

sinyal echo ditangkap dan dideteksi oleh

radar melalui antena penerima yang

“biasanya” berlokasi sama dengan alat

pemancar. Walaupun gelombang radio

yang dikembalikan biasanya sangat

lemah, namun echo tersebut pada alat

penerima radar dapat diperkuat oleh IF

amplifier. Hal ini memungkinkan radar

dapat mendeteksi obyek sasaran

bergerak pada jangkauan radius hingga

ratusan kilometer, kemudian keberadaan

sasaran bergerak dapat diindikasikan

berupa cursor diiringi bunyi beep di

layar monitor atau Plane Position

Indicator (PPI) (PPET-LIPI, 2014).

Secara singkat proses pengiriman/

pemancaran sinyal radar dapat dilihat

pada Blok Diagram (Gambar 3-2). Pada

gambar tersebut diperlihatkan, bahwa

MTI radar bekerja menggunakan Pulse

Modulator yang berfungsi memodulasi

sinyal frekuensi menjadi pulsa radar

sebelum dipancarkan atau diradiasikan

melalui antena. Pada proses awalnya,

sistem radar ini membutuhkan sinyal

referensi (fc) yang dihasilkan oleh Coho

yang merupakan singkatan dari

Coherent oscillator. Terdapat 2 keluaran

dari alat ini yang diperlukan oleh 2 alat

pencampur (mixer). Keluaran 1,

(a) Antena radar mendeteksi obyek bergerak

(b) Alat indikasi sasaran bergerak, Plane Position

Indicator (PPI)

Gambar 3-1: Prinsip kerja alat deteksi radar (Wikipedia, 2014)

Berita Dirgantara Vol. 15 No. 2 Desember 2014:72-83

76

frekuensi outputnya (fc) dicampur

dengan sinyal frekuensi (fl) yang berasal

dari Stable Local Oscillator (Stalo).

Sistem radar ini menggunakan Stalo (fl)

untuk menghasilkan sinyal frekuensi

yang diperlukan IF Amplifier. Keluaran

2, yaitu frekuensi output dari Coho

secara bersama dengan sinyal keluaran

dari IF Amplifier disalurkan ke alat

Phase Detector untuk dilakukan proses

deteksi fasa yang berasal dari sinyal

echo. Selanjutnya pada proses

pencampuran sinyal antara (fc) dan (fl),

sinyal berubah menjadi (fl + fc) dan

kemudian dimodulasi Pulse Modulator

dan diperkuat oleh sebuah Power

Amplifier sebelum sinyal gelombang

radio disalurkan ke Duplexer setelah itu

dipancarkan ke udara.

Selanjutnya proses penerimaan

sinyal radar dapat dijelaskan secara

singkat di dalam konfigurasi MTI

(Gambar 3-2). Proses awalnya adalah

bahwa sinyal echo yang dipantulkan

oleh obyek sasaran bergerak ditangkap

antena penerima. Sinyal echo berupa

Radio Frequency (RF) disalurkan ke

Duplexer yang sekaligus berfungsi

sebagai Circulator atau alat pemutus

hubungan pada saat dilakukan proses

pengiriman (transmitting) sinyal radar,

sehingga tidak terjadi kerusakan pada

bagian alat penerima saat proses

pemancaran. Sinyal frekuensi tinggi RF

(fl + fc ± fd) yang berasal dari keluaran

Duplexer disalurkan bersama dengan

sinyal Stalo (fl) ke pencampur

(heterodyne) untuk menghasilkan

frekuensi menengah IF (fc ± fd).

Frekuensi menengah IF (fc ± fd)

kemudian disalurkan ke penguat IF

Ampilfier, dan outputnya secara bersama

dengan sinyal referensi Coho disalurkan

ke alat Phase Detector untuk dilakukan

proses deteksi fasa.

Saat ini terdapat 2 sistem radar

yang banyak digunakan, yaitu MTI radar

dan radar Doppler Pulsa. Pada dasarnya

menggunakan prinsip yang sama, yaitu:

frekuensi Doppler shift, tetapi ada

beberapa yang berbeda (Singh et al,

2013). MTI radar menggunakan

frekuensi pengulangan pulsa rendah,

sementara radar Doppler Pulsa

menggunakan media dan frekuensi

pengulangan pulsa tinggi. MTI radar

menggunakan delay line analog canceller

sementara pada Doppler Pulsa

menggunakan filter sinyal analog.

Gambar 3-2: MTI Blok Diagram (Merrill I and Skolnik, 1981)

Sistem Radar Sebagai Alat Indikasi..... (Yudho Dewanto)

77

Gambar 3-3: Blok diagram delay line analog canceller (Merrill I and Skolnik,1981)

Dalam sistem MTI radar, saat

target bergerak menuju radar (target

bergerak mendekat) sinyal frekuensi

yang diterima mulai dari posisi

minimum terus meningkat. Ketika target

berada tegak lurus dengan radar (Zero

IsoDoppler) sinyal frekuensi yang

diterima pada posisi ini adalah sinyal

puncak (maximum). Sedangkan jika

target bergerak menjauh dari radar,

sinyal frekuensi yang diterima terus

berkurang hingga kembali ke posisi

minimum. Selisih frekuensi yang

dipancarkan dan diterima dari frekuensi

target disebut sebagai frekuensi Doppler

dan dilambangkan oleh FD (Kang, E.W,

2008).

Pergeseran Doppler adalah

perubahan frekuensi (atau panjang

gelombang) karena gerakan relatif dari

dua benda. Sistem radar memanfaatkan

pergeseran Doppler untuk memberikan

indikasi kecepatan relatif. Ketika dua

benda yang masing-masing berdekatan

(saling menutupi lainnya), pergeseran

Doppler menyebabkan pemendekan

panjang gelombang atau kenaikan

frekuensi. Ketika dua benda menjauh

dari satu sama lain, pergeseran Doppler

menyebabkan perpanjangan panjang

gelombang atau penurunan frekuensi

(Singh et al, 2013).

Sistem pulse Doppler mengukur

rentang obyek dengan mengukur waktu

yang telah berlalu antara pengiriman

pulsa energi radio dan menerima refleksi

dari obyek. Gelombang radio bergerak

dengan kecepatan cahaya, penghitungan

jarak radar ke obyek: waktu yang telah

berlalu dikalikan dengan kecepatan

cahaya, kemudian dibagi dua yaitu

waktu pergi dan kembali (Dunn III et al,

2004). Persamaan radar Doppler pulsa,

secara teoritis dapat diketahui sebagai

berikut:

(3-1)

Dimana:

R = Jarak dari target,

P t = daya Transmitter,

G t = Gain antena pemancar,

Sebuah Ar = aperture efektif (area) dari

antena penerima,

σ = Radar cross section, atau

hamburan koefisien dari

target,

F = Antena faktor pola

propagasi,

D size = Doppler filter (mengirimkan

pulsa di setiap Fast Fourier

Transform),

K b = konstanta Boltzmann,

T = Suhu (Kelvin),

B = Receiver Bandwidth (band

pass filter),

N = Kebisingan.

Persamaan ini diperoleh dengan

menggabungkan persamaan radar dan

persamaan kebisingan. Nilai D

ditambahkan ke persamaan jangkauan

radar untuk memperhitungkan kedua

pemrosesan sinyal Pulse Doppler dan

noise reduction pemancar.

Gambar 3-4: Pengukuran kecepatan (Wikipedia,

2014)

MTI radar mendeteksi adanya

perubahan panjang gelombang yang

disebabkan oleh gerakan sumber Radar

Pulse Doppler didasarkan pada efek

Doppler, pada Gambar 3-4 obyek

sasaran bergerak diberi tanda warna

merah. Adanya pergerakan obyek

sasaran bergerak (berwarna abu-abu)

akan menghasilkan pergeseran (vector

diagram) frekuensi pada sinyal yang

Berita Dirgantara Vol. 15 No. 2 Desember 2014:72-83

78

dipantulkan dari target, hal ini dapat

dilihat dan ditandai dengan

pemendekan panjang gelombang

berwarna biru (Bagad, V. S, 2008).

(3-2)

Keunggulan dari sistem radar

antara lain dapat mendeteksi target

yang berada ditempat yang sangat jauh,

dapat mengukur jangkauan dengan

cepat dan teliti, dapat bekerja ditempat

gelap dan di segala cuaca dengan

uap/asap maupun kabut, kecepatan

relatif dari target dapat diukur.

Kelemahannya dari sistem radar adalah

aspek resolusi yang terbatas, gambar

mentah (raw video) yang mewakili sinyal

yang kembali tidak mengindikasikan

sudut target (target angle), sulit untuk

membedakan obyek-obyek yang

berdekatan, kadang-kadang sinyal yang

kembali palsu (ambiguous).

4 JENIS RADAR

Saat ini ada tiga macam tipe

dasar radar yang banyak digunakan,

yaitu Radar Gelombang Kontinyu atau

Continuous Wave (CW), Radar Pulsa dan

MTI Radar (Singh et al, 2013). Varian

baru yang merupakan kombinasi ketiga

macam radar ini (teknik modulasi dan

Doppler) telah banyak menghasilkan

produk radar dengan jenis-jenis yang

baru. Prinsip utama radar pulsa adalah

mengirimkan pulsa pendek dengan daya

yang tinggi dan bagian penerima

berfungsi menangkap sinyal yang

direfleksikan (dipantulkan). Sinyal

pantulan (echo) diterima dengan

penghitungan waktu dan

memungkinkan untuk mengetahui

lokasi obyek dan menentukan jarak

jangkau. Sedangkan untuk radar CW

selalu memancarkan sinyal, dimana

perbedaan frekuensi antara sinyal yang

datang dan yang dipancarkan dapat

digunakan untuk mendeteksi kecepatan

relatif obyek (prinsip pergeseran

Doppler) yang diamati. Pada (Gambar 4-1), dapat dilihat

dua macam tipe: Radar Pulsa dan Radar CW dan masing-masing mempunyai keunggulan serta kelemahan yang dinyatakan pada (Tabel 4-1) dibawah:

Gambar 4-1: Gelombang Radar Pulsa dan Radar CW (PPET-LIPI, 2014).

Tabel 4-1: PERBANDINGAN RADAR PULSA DAN RADAR CW

No. Radar Pulsa Radar CW

1. Menggunakan antena tunggal Memerlukan dua antena

2. Memberikan info jangkauan dan sudut Hanya memberikan info sudut

3. Mudah di ’jammed’(diganggu) Susah di ’jammed’ tetapi mudah ditipu

4. Jangkauan fisis ditentukan oleh daya dan frekuensi pengulangan pulsa (PRF)

Kebal terhadap gangguan ’noise’ (nilai Signal to Noise Ratio tinggi)

5. Pemrosesan bisa diatur untuk mencari frekuensi yang di inginkan.

Sistem Radar Sebagai Alat Indikasi..... (Yudho Dewanto)

79

Delay dari setiap pulsa relatif

terhadap pulsa yang ditransmisikan,

akan menunjukkan jarak terhadap

target. Radar mengindikasikan arah dari

obyek dengan arah antena pada waktu

menerima pantulan pulsa. Total energi

yang dikembalikan ke radar oleh pulsa-

pulsa tersebut dapat digunakan sebagai

indeks kemampuan mendeteksi dan

melakukan pengukuran pada sistem

radar. Batas unjuk kerja kemampuan

radar mendeteksi target adalah

perbandingan antara total energi dengan

kepadatan spektrum (spectral density)

noise pada alat penerima (Dunn III et al,

2004). Kemampuan radar dalam

mendeteksi target bergantung kepada

daya rata-rata (average power) dari

pemancar. Waktu yang diperlukan selama

daya tersebut membawa informasi dari

target, tidak dipengaruhi oleh bentuk

modulasi sinyal yang digunakan dalam

transmisi. Dalam sistem radar pulsa,

energi yang diterima dapat direpresentasi-

kan sebagai hasil dari daya pulsa yang

diterima, lebar pulsa dan jumlah pulsa

yang terkandung dalam deretan pulsa.

Persamaan radar atau “radar

equation” menggambarkan proses secara

matematik, yang dapat digunakan untuk

menghitung jarak maksimum sebagai

fungsi dari lebar pulsa atau pulse width

(PW) dan pulse repetition rate (PRR).

Dalam banyak hal, pulsa yang sempit

dengan PRR tinggi digunakan untuk

jarak dekat, sistem dengan resolusi

tinggi, sedangkan lebar pulsa yang lebih

besar dan PRR rendah, digunakan untuk

mengamati obyek dengan jangkauan

jauh (Singh et al, 2013). Problem utama

dari radar adalah mendeteksi target

diantara random noise yang dihasilkan

alat penerima atau radiasi yang berasal

dari benda gelap (black body) yang ada

disekitarnya. Noise tersebut dikenal

sebagai “thermal noise”, baik yang

dihasilkan dari dalam maupun dari luar

radar. Pada radar, output pemancarnya

tidak diinterupsi, kebalikan dari radar

pulsa dimana output-nya terdiri dari

pulsa-pulsa yang sempit (Dunn III et al,

2004).

Keunggulan dari CW Radar

adalah memiliki kemampuan mengukur

kecepatan dengan ketelitian tinggi

berdasarkan prinsip Doppler shift pada

frekuensi sinyal yang dikembalikan oleh

target. Obyek yang dideteksi adalah

pergeseran frekuensi gelombang yang

dipantulkan dengan nilai yang

merupakan fungsi dari kecepatan relatif

antara target dan pemancar-penerima.

Data jangkauan diambil dari perubahan

frekuensi Doppler terhadap waktu. Pada

(Gambar 4-2) diperlihatkan prinsip

Doppler Shift.

Gambar 4-2: Prinsip Doppler Shift (PPET-LIPI,

2014)

5 PENGGUNAAN RADAR DI LAPAN

5.1 Equatorial Atmosphere Radar

(EAR)

Kemampuan radar selain dari

yang sudah disampaikan sebelumnya,

radar juga dapat digunakan untuk

mengamati iklim dan cuaca. Sistem

radar ini diantaranya adalah Equatorial

Atmosphere Radar (EAR), X-Band Radar,

Micro-Rain Radar, Meteor Wind Radar

dan Very High Frequency (VHF) radar yang

telah terpasang di Loka Pengamatan

Atmosfer (LPA) LAPAN-Kototabang. LPA

Kototabang adalah salah satu dari

fasilitas sistem peralatan radar yang

berfungsi sebagai pengamat atmosfer

yang berlokasi dekat dengan katulistiwa

(equator).

Letak geografisnya unik, yakni

diapit oleh dua benua besar (Asia dan

Australia) dan dua Samudera besar

(Pasifik dan Hindia) yang dikenal

sebagai kawasan benua maritim.

Kawasan ini juga dianggap sebagai

mesin pembangkit terjadinya perubahan

iklim global, seperti peristiwa EL-Nino

Berita Dirgantara Vol. 15 No. 2 Desember 2014:72-83

80

dan La-Nina. Pergeseran arus laut

antara samudera Pasifik dan Hindia

dikenal sebagai Arus Lintas Indonesia

(Arlindo) dan pergeseran musim hujan

dari kondisi normal. Mengingat

demikian besarnya peranan kawasan di

atas ekuator Indonesia terhadap

perubahan iklim global, tidaklah

mengherankan jika kawasan ini menjadi

pusat perhatian dari para peneliti

atmosfer.

Pertimbangan teknis dibangunnya

LPA di Kototabang dikarenakan

kurangnya data meteorologi untuk

daerah Indonesia bagian Barat. Daerah

ini merupakan daerah penyimpan

bahang (panas) terbesar pembentukan

awan raksasa, seperti awan

Cumulonimbus (Cb). Fungsi utama dari

peralatan radar ini adalah untuk

meneliti perilaku angin meridional, zonal

serta vertical/horizontal atau turbulensi.

Pengamatan perilaku angin terjadi di

lapisan troposfer dan lapisan bawah

stratosfer dengan resolusi tinggi dalam

selang waktu pengamatan yang relatif

pendek rata-rata 15 menit untuk setiap

ketinggian 150 meter pada lapisan 1,5

hingga 10 km. EAR dirancang khusus

untuk mengamati fenomena atmosfer

yang selang pengamatannya relatif

sangat pendek.

Untuk phenomena atmosfer yang

periode osilasinya relatif panjang, seperti

teori Quasi Biennial Oscillation (QBO)

diperlukan waktu pengamatan yang

relatif lama (lebih dari 2 tahun). QBO

merupakan osilasi atmosfer yang terjadi

pada lapisan stratosfer. Osilasi ini

ditandai oleh adanya pergerakan angin

atau massa udara ke arah timur dalam

satu tahun dan ke arah barat pada

tahun berikutnya. Berdasarkan teori

dalam bidang meteorologi, secara umum

Oscillation dapat diartikan sebagai

variasi berulang (repetitive variation)

medan dalam suatu medium. QBO

dikenal juga sebagai osilasi stratosfer

semi dua tahunan. Radar ini merupakan

radar atmosfer khatulistiwa terbesar dan

termoderen di dunia dan merupakan

radar keempat terbesar untuk kawasan

dunia setelah Peru, India dan Jepang.

Data yang diperlukan untuk

dilakukan pengolahan adalah dari

besaran Doppler shift. Sedangkan dari

data echo power dapat diturunkan

besaran stabilitas atmosfer untuk

mengetahui laju perubahan suhu

potensial terhadap ketinggian (E

Hermawan, dan M Husni, 2002).

Konversi juga sangat mungkin dapat

diturunkan dari data Doppler shift dan

echo power. Hal yang amat penting

adalah EAR perlu dilengkapi dengan

data radar ekuator lainnya. Peran aktif

seluruh komponen data radar ekuator,

baik yang berada di Indonesia, maupun

di luar Indonesia mutlak diperlukan.

Perlu diingat bahwa EAR adalah satu

dari mata rantai sistem pemantauan

iklim global di wilayah ekuator.

Peralatan EAR dapat dilihat seperti pada

Gambar 5-1.

(a) Terletak pada Areal Antenna dengan diameter 110m,

560 batang Antenna

(b) Sistem peralatan komputer dan hasil

pemantauan

Gambar 5-1: Peralatan antena EAR

Sistem Radar Sebagai Alat Indikasi..... (Yudho Dewanto)

81

Tabel 5-2: SPESIFIKASI EAR

Lokasi : 100,32°BT ; 0,20°LS

Frekuensi : 47 MHz

Daya keluaran : 100 kW (peak envelope)

Sistem antena : 560 antenna Yagi tiga elemen berbaris pada area hampir

lingkaran berdiameter 110 m

Lebar beam : 3.4° ( -3dB, one-way)

Arah beam Ke segala arah dalam rentang 30 derajat dari sudut

zenith

Jarak Jangkauan : 1,5 hingga 20 km untuk turbulensi atmosfer dan lebih

dari 90 km untuk irregularitas ionosfer.

Gambar 5-2: Peralatan X-Band Radar

5.2 X-Band Radar

X-Band Radar berfungsi untuk

mendapatkan data awan, baik berupa

sebaran, maupun posisi dan arah

penjalarannya. Sistem peralatan radar

ini bekerja pada frekwensi 9,74 Ghz,

Peak power 40 kW. X-Band Radar

dilengkapi dengan antenna berdiameter

1,2 m, berat 250 kg, rotasi antenna 2

rpm dan daerah pengamatan dari 0,25 –

50,0 km. Peralatan X-Band Radar dapat

dilihat seperti pada (Gambar 5-2).

5.3 Micro-Rain Radar

Radar ini bekerja pada frekuensi

24,1 GHz, power transmitter 50 mW,

receiver-transmitter offset parabolic

dengan diameter 0,6 m. Fungsinya untuk

mendapatkan data kandungan uap air

yang ada di atmosfer (troposfer bawah),

pengamatan otomatis dan data yang

didapat real time serta kontinyu.

Peralatan Micro-Rain Radar, dapat

dilihat seperti pada (Gambar 5-3).

Gambar 5-3: Peralatan Micro-Rain Radar

5.4 Meteor Wind Radar jaringan sistem

radar yang terintegrasi atau

Airborne Early Warning (AEW)

Sistem peralatan Meteor Wind

Radar berfungsi untuk mengukur

medan angin di mesosfer. Sistem

peralatan radar ini berguna untuk

memonitor meteor yang jatuh di

atmosfer, dan untuk melihat keadaan

angin dari meteor-meteor yang jatuh.

Peralatan Micro-Wind Radar, dapal

dilihat seperti pada Gambar 5-4.

Berita Dirgantara Vol. 15 No. 2 Desember 2014:72-83

82

Gambar 5-4: Sistem Peralatan Meteor Wind Radar

Gambar 5-5: Sistem Peralatan Very High Frequency (VHF) Radar

5.5 Very High Frequency (VHF)

Radar

Sistem peralatan VHF berfungsi

untuk mengamati ketidakberaturan

(irregularitas) lapisan ionosfer. Peralatan

VHF Radar, dapat dilihat seperti pada

(Gambar 5-5).

6 PENUTUP

Pada pembahasan dijelaskan,

bahwa sistem radar MTI dapat

melakukan deteksi obyek bergerak

dengan cara melakukan observasi target

yang bergerak menuju radar (obyek

bergerak mendekat). Sinyal frekuensi

yang diterima mulai dari posisi

minimum terus meningkat. Pada saat

target berada tegak lurus dengan radar

(Zero IsoDoppler) sinyal frekuensi yang

diterima pada posisi ini adalah sinyal

puncak (maximum). Setelah itu perlahan

target bergerak menjauh dari radar,

sinyal frekuensi yang diterima terus

berkurang hingga kembali ke posisi

minimum. Melalui tahapan proses ini

diperoleh “selisih frekuensi” antara

sinyal yang dipancarkan dan diterima,

disebut sebagai Frekuensi Doppler (FD).

Perubahan frekuensi (atau panjang

gelombang) terjadi karena adanya

gerakan relatif antara dua benda.

Sistem radar MTI memanfaatkan

pergeseran untuk memberikan indikasi

kecepatan. Ketika dua benda saling

mendekat, pergeseran menyebabkan

pemendekan panjang gelombang atau

kenaikan frekuensi. Sebaliknya apabila

dua benda menjauh dari satu sama lain,

Sistem Radar Sebagai Alat Indikasi..... (Yudho Dewanto)

83

pergeseran menyebabkan perpanjangan

panjang gelombang atau penurunan

frekuensi.

Saat ini teknologi radar telah

mengalami perkembangan yang sangat

pesat. Pada kegiatan operasional

bandara, radar dapat mendukung

navigasi penerbangan, pemantauan dan

penelitian cuaca atau iklim global

(bidang meteorologi). Operasional

penggunaan radar pada bandara

tahapannya adalah: menginventarisasi

seluruh jumlah pesawat udara dalam

radius jangkauan antena, identifikasi

keberadaan sasaran bergerak yang di

indikasikan berupa cursor diiringi bunyi

beep di layar monitor atau Plane Position

Indicator (PPI), selanjutnya informasi ini

diproses untuk mengatur lalulintas

penerbangan. Sedangkan operasional

pada Stasiun Bumi Cuaca, penggunaan

sistem radar cuaca adalah melakukan

pengamatan dan pemantauan awan

penyimpan bahang (panas), seperti

awan Cumulonimbus (Cb). Radar cuaca

mengamati perilaku angin meridional,

zonal serta vertical/horizontal atau

turbulensi. Pengamatan perilaku angin

terjadi pada lapisan troposfer dan

lapisan bawah stratosfer.

Secara singkat dapat disampaikan,

bahwa sistem radar dibutuhkan untuk

operasional bandara (sipil maupun

militer), dan sekaligus mengamati/

memantau jenis maupun perilaku cuaca

atau iklim terutama pada jalur-jalur

penerbangan yang sangat padat.

Berdasarkan kemampuan serta

keunggulannya, radar dapat digunakan

untuk mendukung sistem keselamatan

penerbangan.

Diharapkan LAPAN dapat berperan

aktif dan berkontribusi dalam penyediaan

data dan informasi menggunakan sistem

radar cuaca, guna mendukung

pembangunan dan peningkatan

pemanfaatan teknologi kedirgantaraan.

DAFTAR RUJUKAN

Singh, A., Shah V., Sarnaik, A, 2013.

Moving Target Indication Radar,

International Journal of Student

Research in Technology &

Management Vol 1, No.1.

Hermawan, E., and Husni, M, 2002.

Perbandingan Antara Equatorial

Atmosphere Radar Dengan Middle

and Upper Atmosphere Radar

Dalam Pemantauan Angin Zonal

dan Angin Meridional, Jurnal

Sains & Teknologi Modifikasi

Cuaca, Vol. 3, No. 1.

Kang, E. W., 2008. Radar System

Analysis, Design and Simulation,

Artech House Inc.

Merrill, I., and Skolnik, 1981. Introduction

to Radar Systems, Second Edition,

McGraw-Hill, Book Company.

Pusat Penelitian Elektronika dan

Telekomunikasi (PPET) – Lembaga

Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI),

2014. http://www.radar-nasional.

org/home/51-radar-sebagai-mata-

pengawas-wilayah-nkri, diunduh

pada tanggal 24 Juni 2014 pukul:

09:16.

Dunn III, R. J., Price, T. B., Charles, A.

“Bert” Fowler, 2004. Ground

Moving Target Indicator Radar and

the Transformation of U.S.

Warfighting, Analysis Center

Papers, Northrop Grumman.

Bagad, V. S, 2008. Radar System, First

Edition, Technical Publications

Pune.

Wickens, Christopher D, 1998. The

Future of Air Traffic Control:

Human Operators and Automation,

Washington DC: National

Academy Press EY6016.

Wikipedia, 2014. http://en. wikipedia.

org/ wiki/ Pulse-Doppler_radar#

History, diunduh pada tanggal 30

Juni 2014 pukul: 12:34.